第一节 市场概述
目前许多国家都已经装备了飞艇,主要执行侦察、监视和预警任务。美国的飞艇技术经过多年发展已经走在了世界前列。美军目前拥有体积达70000m3的高空预警飞艇"哨兵(Sentinel)1000",并致力于发展更大型的"哨兵5000"和"哨兵8500",其计划是高空预警飞艇与E-2C、E-3A系列预警飞机实现数据信息共享,在北美构成一道空中预警屏障。美陆军在阿富汗和伊拉克部署的"快速初始部署浮空器(RAID)"已达22个。它是一种持久性监视系统,由A-170轻型软式飞艇、塔台系统以及地面控制中心组成。飞艇上携带有光电和红外传感器,能实施昼夜持久监视。美军还发展了"系留小飞艇",长度15m,可携带一部彩色昼间摄像机、一部红外摄像机和一部带目标方位指示器的激光器,也可携带新研制的网状传感系统,包括360°监视雷达和精确跟踪照射(火控)雷达。该系统在阿富汗和伊拉克的使用收到了较好效果。美国国防部的美国导弹防务局(MDA)计划发展局已开始把预警、通信和信息获取的重点由高空无人机转移到平流层定点飞艇的研制和应用上,2003年同洛克希德·马丁公司签订了"高空飞艇(HighAltitudeAirship,HAA)"新型反导飞艇研制合同。HAA长152.4m,直径48.7m,体积150000m3,有效载荷约2t,可在21000m高空飞行一年,由太阳能电池组提供能量。美国空间站实验室和空间站中心在研项目为"攀登者"V形军用飞艇长53m,宽30m,可在地面指挥所控制下在30000m高空执行任务。
其他军事发达国家也非常重视飞艇发展,正投入大量经费开展 研究 。目前,俄罗斯、德国、英国、以色列等国家已经取得初步成果。俄罗斯正在研制大载荷飞艇,直径58m,长290m,有效载荷200t,巡航速度90km/h,航程15000km。德国浮空货运飞艇制造公司(Cargolifter)研制的CL-160超大型飞艇采用半硬式充氦气气囊,最大飞行速度140km/h,实用升限4000m,航程8000km,最大起飞重量450t,有效载荷160t,艇长260m,直径65m,将是有史以来制造的最大的飞艇。英国航空技术集团(ATG)公司正在开发研制的一种软式飞艇长200m,最大直径48m,可携带2t有效载荷在空中停留5年时间。该艇可在执行长期定点驻空任务时采用自主控制,也可在放飞、回收或故障时通过地面飞行控制系统进行人工控制。以色列飞机工业公司(IAI)正在研制一种巨型侦察飞艇,希望取代价格昂贵的侦察卫星,执行对周边阿拉伯国家的侦察和预警任务,并用于通信。该艇长190m,宽60m,自重仅20t,有效载荷约2t,相当于以色列"阿莫斯"通信卫星的10倍。飞艇采取无人驾驶、远程遥控的操作模式;艇内可装载合成孔径雷达、高分辨率望远镜和电子战设备、通信设备,其图像分辨率可达到厘米量级;可悬停在21000m高空的固定位置,对地侦察覆盖面积可达方圆1000km2;超强的稳定性可在时速74~93km/h的大风中保持悬停和机动飞行。必要时可令其返回地面,以进行维护、修理、升级或有效载荷更换。白天靠太阳能电池供电,夜间靠再生式燃料电池供电。
第二节 主要国家发展概述
1、美国
2005年8月8日,美国国防部正式公布了最新版的《2005—2030无人驾驶飞行器系统路线图》。与过去的版本比较,一个重要变化是将原来使用的“无人驾驶飞机”术语改为“无人驾驶飞行器”。将“无人驾驶飞艇”纳入了飞行平台的范围。可见对无人驾驶飞艇的重视。
与无人驾驶飞机相比,无人驾驶飞艇具有显著优势:留空时间长、可以旋停、节能、低噪声、雷达散射截面小、红外辐射少、生存力强、成本低。与卫星相比,可以得到更精密的侦察图象,所得到的信息更具备实时性。侦察卫星通过目标以后大约九十分钟才能围绕地球环绕一圈,但是到达目标纬度时目标已经在经度方向错过了22.5度。从经费消耗 分析 ,使用无人驾驶飞艇的成本要低很多。
近来,由于看到无人驾驶飞艇在反恐、反弹道武器、防巡航导弹攻击、反走私以及战略监视方面的独特优势,美国已经开展了无人驾驶飞艇方面的大规模发展计划,投入了大量经费。例如“先进飞艇实验室”计划、“系留式浮空雷达系统TARS”计划、“联合对地攻击巡航导弹空中阻网传感器ISIS”计划、“快速初始部署浮空器RAID”计划、“高空飞艇HAA”计划等。这些发展计划已经涵盖在2005—2030无人驾驶飞行器系统路线图。
关于“ISIS”计划,有的文章翻译成为“综合传感器是结构”计划,这种翻译难以理解。如果翻译成为“传感器阵列与艇体结构一体化”可能比较容易理解。这是美国DARPA(国防先进 研究 计划管理署)支持的由RaytheonSpaceandAirborneSystems(SAS)公司承担的高灵敏度雷达研制任务。该公司是AESA(主动电子扫描天线阵列)技术的领先者。这里使用的天线阵列的尺寸接近足球场那样大,天线阵列结合在飞艇外皮,与飞艇结构融为一体。这种飞艇的工作高度为21公里,可以发现非常缓慢运动的目标,可以用来发现600公里以外飞来的巡航导弹。
尽管美海军曾在第I、II次世界大战期间有过应用高空气球执行军事的经历,但在当前的高技术条件下,谁再提使用这类东西执行军事任务似乎是在开玩笑一样。但是在现实生活中,美海军的的确确开始考虑起用飞艇执行军事任务的可能。
近来,美海军已开始对几种应用飞艇来执行部队保护和后勤保障的方案进行评估。2003年5月,美海军启动了合成超大型飞艇(HULA)计划,该计划旨在演示先进飞艇运载超大载荷的能力,例如运送一个完整旅的装备的能力(有数百辆战车)。飞艇比飞机载重大、比海军船舰运输速度快。
美国国防高级 研究 计划局(DARPA)正在牵头进行着一项类似的“海象”计划。1艘“海象”重型飞艇可以在一个航程(2天)内从美国本土向欧洲运送两个摩托化步兵营(包括全部人员和作战装备),而10艘飞艇则可以在一个航程内将第82空降师运送至欧洲。
美海军还在考虑用飞艇取代E-2C预警机的可能。美海军认为飞艇可以通过为F/A-18飞机创造更多的空间来间接地提高海军的机动灵活性。尽管E-2C预警机的机动范围更广,但飞艇却能够提供更长的连续24小时预警。至于更远距离的海上或陆上监视任务,则可以用无人机来代替执行。
美国海军还在发展用于反潜电子战及搜索与救援的沿海机载超光谱传感器(LASH)飞艇。与声纳不同,LASH系统不用听,而是利用看,利用非声超光谱传感器提供近实时的目标探测、分类和识别,用于反潜战、搜索和营救,及区域绘图。LASH系统早期实验能够发现海面以下游动的鲸鱼,现在可以发现潜水蛙人,期待将来能够发现深水潜艇,是海军非常重视的一项计划。
2、欧洲
飞艇技术源于欧洲,技术积累雄厚。德国是世界上最早制造和使用常规飞艇的国家,著名的齐柏林飞艇在20世纪30年代曾盛极一时,是横跨大西洋的大型客运及空中侦察的重要工具。欧盟在2004年即启动了一个为期三年的CAPANINA计划,内容是研制基于平流层平台的宽带移动通信载荷技术。为明确欧洲高空飞行器(HAAS,临近空间飞行器)的发展战略,指导欧洲的 研究 活动,欧盟委员会于2005年3月集中欧洲各国的相关 研究 机构和公司,启动“面向特殊航空航天应用的高空飞机和高空飞艇 研究 项目”。
在项目 研究 方面,1998年,由欧洲航天局发起了HALE平台 研究 计划。英国Lindstrand公司提出的方案为:飞艇长度为202m,直径55m,飞行高度23km,有效荷载为1.0t,采用太阳能电池能源。德国斯图加特大学提出“AirWorm”方案,由较小的圆柱形气囊串联而成,每个单元带有动力;研制的Airworm-1,在飞行控制、浮力控制、热管理等多个方面取得了突破,目前正在开发的AirChain-3,艇长200m,直径20m,飞行高度20km。
在技术进展方面,欧洲(如:德国、英国等)在大型飞艇设计、系统集成与制造领域处于世界领先水平,已经具有设计和制造临近空间飞艇的实力。例如:德国ZeppelinNT飞艇是目前世界上最为先进的有人驾驶低空飞艇,该飞艇长度75m,直径14m,体积8400m3,飞行高度1000m,最大重量6950kg,有效载荷1700kg。ZeppelinNT飞艇在德国、欧洲已经进行了多年的商业运营。欧洲在临近空间飞艇蒙皮材料技术、太阳能电池技术、再生燃料电池技术、高空螺旋桨技术等领域也处于世界先进水平。
3、日韩
日本从1998年成立了国家级的平流层平台开发协会,投入大量经费(约合人民币22亿元),开展平流层飞艇平台及其任务载荷的研制,并进行了飞行试验。日本还专门在北海道建设了平流层飞艇试验场。2003年8月完成飞行高度为16.4km飞行试验,艇长47m,载荷40公斤,飞行时间4小时,最后落海回收。2004年8-11月,进行了8次定点驻空飞行试验,飞艇长68米,直径17米,定点高度4000米,总质量6500公斤,载荷100公斤,在定点试验中还进行了数字广播、电波探测、光通信。日本经过数年的开发 研究 ,特别是经过两次大型飞行试验,取得了一系列成果、积累了经验,计划在2010年研制原型正样艇并进行飞行试验。
韩国政府认为临近空间飞艇将成为未来的重要技术,希望韩国成为临近空间飞艇的技术中心和制造中心,并希望在平台和有效载荷方面成为亚洲和世界范围内的重要出口国。2003年,韩国试飞了一艘平流层演示试验飞艇,飞艇长50m,最大直径为12.5m,有效载荷100kg,采用螺旋桨推进方式,可在3km高空留空3小时,具有自主控制和定点保持能力。2004年起,韩国开始启动第二阶段的 研究 工作,重点转向突破关键技术,准备研制演示验证临近空间飞艇。
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